JPH06300512A

JPH06300512A - 位置測定装置

Info

Publication number: JPH06300512A
Application number: JP2947493A
Authority: JP
Inventors: Yuusuke Nonomura; 友佑野々村
Original assignee: Egawa KK
Current assignee: Egawa KK
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定物の回転角度や移動量等をワイヤレス
で検出するともに、被測定物に取りつけられるセンサの
小型化が可能な位置測定装置の提供にある。【構成】回転角度が変化する被測定物には、被測定物
の回転角度に応じてキャパシタンスが変化する可変コン
デンサ７とコイル８とからなるＬＣ共振回路３が取りつ
けられ、被測定物の回転角度に応じてＬＣ共振回路３の
共振周波数が変化する。このＬＣ共振回路３の共振周波
数は、離れた位置に配置された共振周波数測定部４で測
定される。この共振周波数測定部４は、周波数を可変発
振する発振回路１１と発振に消費する電流値を測定する
電流測定部１２とからなり、電流の落ち込みによって共
振周波数を測定する。そして、共振周波数から、被測定
物の回転角度が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の移動位置や
回転位置を測定する位置測定装置に関する。

【０００２】

【従来技術】被測定物の移動位置や回転位置を測定する
手段として、ポテンションメータが知られている。この
ポテンションメータは、被測定物の移動位置に応じて抵
抗値を変化させ、この抵抗値変化による電圧変化によっ
て被測定物の移動位置や回転位置を測定するものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ポテンショ
ンメータを用いて被測定物の位置を測定する場合、ポテ
ンションメータの電圧を読み取るために、電圧測定装置
とポテンションメータとをリード線で接続しなければな
らない。また、ポテンションメータは、被測定物に取り
付けられる。このため、結果的に被測定物と、被測定物
の位置を読み取る電圧測定装置とが、リード線で接続さ
れる不具合を有していた。また、ポテンションメータで
測定された値を送信信号に変換し、その送信信号をワイ
ヤレスで測定する技術も考えられるが、送信側（ポテン
ションメータ側）の構造が複雑化、大型化、重量化する
不具合を有している。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、被測定物の位置を測定
するべく被測定物に取り付けられるセンサの信号変化
を、ワイヤレスで読み取ることのできるワイヤレス位置
測定装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の位置測定装置
は、被測定物の動きによって共振周波数が変化する共振
回路と、この共振回路の共振周波数を測定する共振周波
数測定部とからなり、この共振周波数測定部で測定され
た共振周波数から前記被測定物の位置を測定する技術的
手段を採用する。なお、前記共振回路は、被測定物の動
きによってキャパシタンス、あるいはインダクタンスが
変化するＬＣ共振回路や、被測定物の動きによって受信
周波数が変化するアンテナ共振回路を採用することがで
きる。

【０００６】

【発明の作用】被測定物が移動もしくは回転すると、被
測定物の移動量もしくは回転量に応じて、被測定物に取
り付けられた共振回路の共振周波数が変化する。この共
振回路の共振周波数は、被測定物の移動量もしくは回転
量に応じた周波数となる。そして、共振周波数測定部
で、共振回路の共振周波数を測定することにより、測定
された共振周波数から被測定物の移動量もしくは回転量
を知ることができる。

【０００７】

【発明の効果】共振回路の共振周波数の測定は、共振回
路とワイヤレスで行うことができる。つまり、本発明に
よって、共振回路の共振周波数から被測定物の移動量も
しくは回転量の測定を、ワイヤレスで行うことができ
る。また、被測定物に取り付けられる共振回路は、簡単
な構造で済むため、小型、軽量にすることができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の位置測定装置の一実施例を図
面を用いて説明する。〔第１実施例の構成〕図１ないし図３は第１実施例を示
すもので、図１は被測定物の回転角度を検出する回転位
置測定装置１の概略図である。回転位置測定装置１は、
角度が変化する被測定物２（図２参照）に取り付けられ
るＬＣ共振回路３と、このＬＣ共振回路３の共振周波数
を測定する共振周波数測定部４と、測定された共振周波
数から回転角度を算出する演算部Ａと、算出された回転
角度を表示する表示器Ｂとからなる。なお、被測定物２
は、第１部材５に対して第２部材６が回転するものであ
る。

【０００９】本実施例のＬＣ共振回路３は、図１に示す
ように、可変コンデンサ７とコイル８とからなり、可変
コンデンサ７は第１部材５と第２部材６との回転に応じ
てキャパシタンスが変化する。そして、第１部材５と第
２部材６との回転に応じてＬＣ共振回路３の共振周波数
が変化する。本実施例の可変コンデンサ７は、図３に示
す空気可変コンデンサで、第１部材５に連結される複数
の固定電極板９と、第２部材６に連結される複数の回転
電極板１０とからなり、第１部材５と第２部材６の回転
角に応じて、固定電極板９と回転電極板１０との重なり
面積が変化して、キャパシタンスが変化する。なお、可
変コンデンサ７は、回転角度に応じて容量が直線的に変
化する容量直線形、回転角度に応じて共振波長が直線的
に変化する波長直線形、回転角度に応じて共振周波数が
直線的に変化する周波数直線形、回転角度に応じて容量
変化量と波長または周波数が同一に変化する指数関数形
など、いずれを用いても良いが、回転角度に応じてＬＣ
共振回路３の共振周波数が直線的に変化するものが使用
しやすい。また、コイル８は、空心コイル、磁心コイル
の何れでも良い。また、コイル８はインダクタンスが可
変可能な可変コイルでも、可変不可な固定コイルでも良
い。なおコイル８に可変コイルを用いる場合、第１部材
５と第２部材６との回転に対してインダクタンスが変化
するのではなく、共振周波数の変化帯域を変えるのに用
いるものである。これによって、複数の被測定物２の回
転角度を測定する場合、各ＬＣ共振回路３の共振周波数
が重複するのを防ぐことができる。一方、コイル８に固
定コイルを用いる場合、ＬＣ共振回路３に、コイルやコ
ンデンサを追加することによって、共振周波数の変化帯
域を変えることができる。

【００１０】共振周波数測定部４は、ＬＣ共振回路３の
共振周波数を、ワイヤレスで測定するもので、本実施例
で、デイップメータを用いた例を説明する。デイップメ
ータは、発振周波数を連続的に変化させて送信する発振
回路１１と、この発振回路１１の発振に用いられる電流
値を測定する電流測定部１２とからなる。このデイップ
メータの用い方は、ＬＣ共振回路３の共振周波数域で発
振回路１１の発振周波数を連続的に変化させる。発振回
路１１の発振周波数とＬＣ共振回路３の共振周波数とが
一致すると、電流測定部１２で測定される電流値が共振
によって下がる。つまり、電流値の下がった発振周波数
が、ＬＣ共振回路３の発振周波数である。

【００１１】演算部Ａは、ＬＣ共振回路３の共振周波数
と被測定物２の回転角度とが、対応した関係にあるのを
利用して、共振周波数から演算によって被測定物２の回
転角度を求める、あるいは、あらかじめ実測で求めた共
振周波数と回転角度との関係から、測定された共振周波
数から回転角度を求める。そして、演算部Ａで求めた回
転角度は、表示器Ｂに表示される。

【００１２】なお、回転角度が常に変化する場合の回転
角度を読み取る場合や、回転角度が高速で変化する場
合、あるいは複数の回転角度を同時に測定する場合など
は、デイップメータをコンピュータで制御することで対
処できる。つまり、発振回路１１のスイープ（発振周波
数を連続的に変化させる）速度をコンピュータで制御す
るとともに、スイープ毎における電流測定部１２の電流
変化をコンピュータで読み取り、電流値の下がった発振
周波数からＬＣ共振回路３の共振周波数を測定し、被測
定物２の回転角度を測定しても良い。なお、コンピュー
タは、コンピュータで処理された被測定物２の回転角度
を、他の制御の入力信号として用いることができる。ま
た、被測定物２の回転角度を入力信号として用いる場
合、共振周波数を被測定物２の回転角度として取り扱っ
ても良い。

【００１３】〔第１実施例の作用〕第１部材５に対して
第２部材６が回転すると、ＬＣ共振回路３の可変コンデ
ンサ７のキャパシタンスが変化する。このキャパシタン
スの変化によって、ＬＣ共振回路３の共振周波数が変化
する。被測定物２は、発振回路１１によって、ＬＣ共振
回路３の共振周波数の変化帯域の発振周波数を連続的に
可変する。発振周波数がＬＣ共振回路３の共振周波数に
一致すると、電流測定部１２で測定される電流値が下が
る。演算部Ａは、下がった電流値から被測定物２の回転
角度を算出する。そして、算出された回転角度は、表示
器Ｂに表示される。

【００１４】〔第１実施例の効果〕本実施例によって被
測定物２の回転角度をワイヤレスで測定することができ
る。また、被測定物２に取り付けられるＬＣ共振回路３
は、可変コンデンサ７とコイル８のみで構成される簡単
な構造であるため、小型、軽量化することができる。つ
まり、狭い位置に取りつけることができるとともに、被
測定物２にかける負担を小さくすることができる。ま
た、構造が簡単であるため、安価にできる効果も有す
る。

【００１５】〔第２実施例〕図４は第２実施例を示すも
ので、可変コンデンサ７の斜視図である。本実施例の可
変コンデンサ７は、筒形の空気可変コンデンサで、第１
部材に連結される外筒１３と、第２部材に連結される内
筒１４とからなり、第１部材と第２部材との回転に応じ
て、外筒１３と内筒１４の重なり面積が変化してキャパ
シタンスが変化する。

【００１６】〔第３実施例〕図５は第３実施例を示すも
ので、可変コンデンサ７の斜視図である。本実施例の可
変コンデンサ７は、第１部材と第２部材との移動量を検
出する移動位置検出装置に用いられるスライド可変コン
デンサで、第１部材に連結される外筒１５と、第２部材
に連結される内筒１６とからなり、第１部材と第２部材
との直線変化量に応じて、外筒１５内の固定電極（図示
しない）と内筒１６（可動電極）との重なり面積が変化
してキャパシタンスが変化する。これによって、上記実
施例の回転角度同様、第１部材と第２部材との直線変位
量を測定することができる。もちろん、固定電極および
可動電極を多板にしても良い。

【００１７】〔第４実施例〕図６は第４実施例を示すも
ので、可変コイル１７の斜視図である。本実施例は、イ
ンダクタンスが変化する可変コイル１７を用いて被測定
物の直線変位量を測定するもので、本実施例に示す可変
コイル１７は、第１部材に連結される筒状コイル１８
と、第２部材に連結され、筒状コイル１８内の挿入量が
変化する磁心１９とからなる。そして、第１部材と第２
部材との直線変化量に応じて、筒状コイル１８に対する
磁心１９の挿入量が変化してインダクタンスが変化す
る。つまり、第１部材と第２部材との直線変位量に応じ
てＬＣ共振回路の共振周波数が変化して、この共振周波
数から第１部材と第２部材との直線変位量を測定するこ
とができる。本実施例のＬＣ共振回路に用いられるコン
デンサは、固定コンデンサ、可変コンデンサの何れを用
いても良い。可変コンデンサを用いる場合は、キャパシ
タンスを任意に設定することによって、共振周波数の変
化帯域を変えることができる。

【００１８】〔第５実施例〕図７は第５実施例を示すも
ので、可変コイル１７の概略図である。本実施例の共振
回路は、可変コイル１７のみによりなるもので、第４実
施例と同様、第１部材に連結される筒状コイル１８と、
第２部材に連結された磁心１９とからなる。本実施例は
共振回路としてのコンデンサを有さないが、筒状コイル
１８の自己キャパシタンスによって一種のＬＣ共振回路
となる。

【００１９】〔第６実施例〕図８は第６実施例を示すア
ンテナ共振回路２０の概略斜視図である。本実施例の共
振回路は、被測定物の動きによって受信周波数が変化す
るアンテナ共振回路２０である。本実施例に示すアンテ
ナ共振回路２０は、被測定物の第１部材に連結された筒
状ロッド２１と、第２部材に連結され、筒状ロッド２１
内の挿入量が変化する棒状ロッド２２とからなる。そし
て、第１部材と第２部材との直線変化量に応じて、筒状
ロッド２１に対する棒状ロッド２２の挿入量が変化して
受信周波数、つまり共振周波数が変化する。つまり、第
１部材と第２部材との直線変位量に応じてアンテナ共振
回路２０の共振周波数が変化して、この共振周波数から
第１部材と第２部材との直線変位量を測定することがで
きる。

【００２０】〔第７実施例〕図９は第７実施例を示すア
ンテナ共振回路２０の概略斜視図である。本実施例のア
ンテナ共振回路２０は、複数のループアンテナ２３を所
定間隔毎に配置した筒状体２４を第１部材に連結し、筒
状体２４内に挿入される棒状磁心２５を第２部材に連結
したものである。このアンテナ共振回路２０は、棒状磁
心２５の端部の挿入位置がループアンテナ２３とループ
アンテナ２３との間にあっても、その挿入量に応じて共
振周波数が変化するため、第１部材と第２部材との位置
関係を連続的に測定することができる。

【００２１】〔第８実施例〕図１０は第８実施例を示す
アンテナ共振回路２０の概略斜視図である。本実施例の
アンテナ共振回路２０は、複数回巻いた空心コイルアン
テナ２６を複数所定間隔毎に配置した筒状体２７を第１
部材に連結し、筒状体２７内に挿入される棒状磁心２８
を第２部材に連結したものである。

【００２２】〔変形例〕第１〜第３実施例で示した空気
可変コンデンサ以外の空気可変コンデンサを用いても良
い。また、空気可変コンデンサ以外に、磁気可変コンデ
ンサ、ポリバリコン、トリマコンデンサなど、他の可変
コンデンサを用いても良い。第４、第５実施例では被測
定物の直線変位量に応じてインダクタンスを変化させて
直線変位量を測定した例を示したが、被測定物の回転角
度に応じてインダクタンスを変化させ、回転角度を測定
するように設けても良い。第１〜第５実施例ではＬＣ共
振回路を例に示したが、抵抗体を加えてＬＣＲ共振回路
として用いても良い。第６〜第８実施例では被測定物の
直線変位量に応じて受信周波数を変化させて直線変位量
を測定した例を示したが、被測定物の回転角度に応じて
受信周波数を変化させ、回転角度を測定するように設け
ても良い。共振回路の共振周波数と被測定物の変位量と
は対応した関係にあるため、共振周波数を被測定物の変
位量として取り扱っても良い。発振回路への供給電力
（電流値）によって共振周波数を測定する例を示した
が、共振周波数測定部側でパルス信号（トーンバースや
矩形波等）を発生させ、共振回路の共振によるエコーの
長さ、あるいはエコーの強さを測定して共振周波数を測
定するエコーバック測定法や、高周波ブリッジ測定法に
よって測定しても良い。共振回路の共振によるエネルギ
ー吸収によって共振周波数を求めたが、共振回路側で共
振周波数を送信するように設け、共振周波数測定部側で
共振周波数を受信するように設けても良い。共振回路を
電気デバイスを用いて作成した例を示したが、共振回路
を分子レベルで作成したり、結晶体によって作成しても
良い。この場合、分子レベル、結晶体でＬ、ＬＣ、ＬＲ
Ｃ共振回路、アンテナ共振回路を作成しても良いし、等
価回路で共振回路を作成しても良い。なお、このような
分子レベル、結晶体による共振回路は、マイクロマシン
のセンサとして最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転位置測定装置の概略図である（第１実施
例）。

【図２】被測定物のモデル図である（第１実施例）。

【図３】空気可変コンデンサの断面図である（第１実施
例）。

【図４】空気可変コンデンサの斜視図である（第２実施
例）。

【図５】空気可変コンデンサの斜視図である（第３実施
例）。

【図６】可変コイルの斜視図である（第４実施例）。

【図７】可変コイルの概略図である（第５実施例）。

【図８】アンテナ共振回路の概略図である（第６実施
例）。

【図９】アンテナ共振回路の概略図である（第７実施
例）。

【図１０】アンテナ共振回路の概略図である（第８実施
例）。

【符号の説明】

１回転位置測定装置２被測定物３ＬＣ共振回路４共振周波数測定部２０アンテナ共振回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物の動きによって共振周波数が変化
する共振回路と、この共振回路の共振周波数を測定する
共振周波数測定部とからなり、この共振周波数測定部で
測定された共振周波数から前記被測定物の位置を測定す
る位置測定装置。
【請求項２】前記共振回路は、被測定物の動きによって
キャパシタンス、あるいはインダクタンスが変化するＬ
Ｃ共振回路である、請求項１記載の位置測定装置。
【請求項３】前記共振回路は、被測定物の動きによって
受信周波数が変化するアンテナ共振回路である、請求項
１記載の位置測定装置。